Kwiaty potrafią “usłyszeć” bzyczące pszczoły – dzięki temu ich nektar staje się słodszy

 

Nawet w najspokojniejsze dni świat pełen jest dźwięków: śpiew ptaków, szelest wiatru czy bzyczące owady. Uszy zarówno drapieżnika jak i ofiary są dostrojone do siebie nawzajem i wyczulone na wzajemną obecność.

Dźwięk jest tak istotny dla naszego życia i przetrwania, że skłonił on badaczkę z Uniwersytetu w Tel Avivie, Lilach Hadany, do zadania kluczowego pytania: “Co by było, gdyby okazało się, że nie tylko zwierzęta mogą odbierać dźwięk – co jeśli rośliny też są do tego zdolne?” Pierwsze eksperymenty mające na celu przetestowanie tej hipotezy, opublikowane zostały niedawno na serwerze bioRxiv i sugerują, że w przynajmniej jednym przypadku rośliny potrafią “słyszeć”.

Zespół Lilach Hadany przyjrzał się wiesiołkom (Oenothera drummondii) i stwierdził, że w ciągu kilku minut wyczuwania wibracji pochodzących ze skrzydeł zapylaczy, rośliny chwilowo zwiększyły stężenie cukru w nektarze swoich kwiatów. W efekcie same kwiaty służyły za uszy, wychwytywały określone częstotliwości z drgania skrzydeł pszczół, jednocześnie eliminując nieistotne dźwięki, takie jak szum wiatru.

Jako teoretyk ewolucji Lilach Hadany twierdzi, że jej pytanie zrodziło się ze świadomości, że dźwięki są wszechobecnym zasobem naturalnym, który potencjalnie marnowałyby rośliny, gdyby nie wykorzystywały go tak, jak robią to zwierzęta. Pomyślała, że jeśli rośliny potrafią odbierać i reagować na dźwięk, to ta umiejętność może pomóc im przetrwać i przekazać swoje dziedzictwo genetyczne.

Zapylanie jest kluczem do skutecznego rozmnażania się roślin, dlatego też zespół rozpoczął szczegółowe badanie kwiatów. Wiesiołek, który rośnie dziko na plażach i parkach w Tel Awiwie, okazał się dobrym kandydatem, ponieważ ma wyjątkowo długi czas kwitnienia i produkuje mierzalne ilości nektaru.

Aby przetestować wiesiołki w laboratorium, zespół Hadany wystawił rośliny na pięć zabiegów dźwiękowych: ciszę, nagrania pszczoły miodnej z odległości czterech cali i generowane komputerowo dźwięki o niskiej, średniej i wysokiej częstotliwości. Rośliny poddane ciszy (umieszczone pod szklanymi słoikami blokującymi wibracje), nie wykazały znaczącego wzrostu stężenia cukru w nektarze. To samo dotyczyło roślin narażonych na dźwięki o wysokiej częstotliwości (158–160 kiloherców) i częstotliwości pośredniej (34–35 kiloherców).

Ale w przypadku roślin, którym odtwarzano dźwięki pszczół (0,2 do 0,5 kiloherca) i podobnie dźwięki o niskiej częstotliwości (0,05 do 1 kiloherca), ostateczna analiza wykazała jednoznaczną odpowiedź. W ciągu trzech minut od ekspozycji na te zapisy dźwiękowe  stężenie cukru w roślinach wzrosło z pomiędzy 12-17% do aż 20%.

Teoria głosi, że taka słodsza nektarowa uczta dla pszczół i innych owadów zapylających, może przyciągnąć więcej owadów, potencjalnie zwiększając szanse na udane zapylenie krzyżowe. W obserwacjach terenowych naukowcy rzeczywiście potwierdzili, że owady zapylające pojawiały się ponad dziewięć razy częściej w pobliżu roślin, które w przeciągu ostatnich 6 minut odwiedził jakiś inny owad. „Byliśmy bardzo zaskoczeni, gdy dowiedzieliśmy się, że to rzeczywiście działa” komentuje Hadany. „Powtarzanie tego w innych środowiskach, w różnych porach roku, badanie zarówno roślin domowych jak i hodowanych na zewnątrz, dodało wiarygodności otrzymanym wynikom”.

Gdy zespół zastanawiał się nad działaniem dźwięku, rozumiejąc go jako proces transmisji i interpretacji określonych wibracji, rola kwiatów stała się jeszcze bardziej intrygująca. Chociaż kwiaty różnią się kształtem i rozmiarem, wiele z nich ma kształt wklęsły lub przypominający misę. Dzięki temu idealnie nadają się do odbierania i wzmacniania fal dźwiękowych, podobnie jak robi to antena satelitarna.

Aby przetestować efekty oddziaływania określonych częstotliwości dźwięku w każdej grupie testowej, Hadany i jej współautorka Marine Veits, później absolwentka laboratorium Hadany, umieściły kwiaty wiesiołka pod maszyną zwaną wibrometrem laserowym, który rejestruje występujące drgania w minutach. Następnie zespół porównał wibracje samych kwiatów z wibracjami kwiatów poddawanych różnym zabiegom dźwiękowym.

„Ten konkretny kwiat kształtem przypomina misę, stąd akustycznie ma to sens, żeby tego rodzaju struktura wibrowała i zwiększała swoim kształtem daną wibrację” mówi Veits.

I rzeczywiście tak się dzieje, przynajmniej w przypadku częstotliwości słyszalnych przez owady zapylające. Dla Hadany najbardziej satysfakcjonujące było obserwowanie, jak wibracje kwiatów idealnie pasują do częstotliwości drgań latających pszczół. „Od razu widać, że to działa” mówi.

Aby udowodnić, że to kwiat był odpowiedzialną za wszystko strukturą, zespół przeprowadził również testy na kwiatach, z których usunięto jeden lub więcej płatków. Te kwiaty nie rezonowały z żadnym z dźwięków o niskiej częstotliwości.

Hadany przyznaje, że narzuca się tu ogromna ilość pytań związanych z tą nowo odkrytą zdolnością roślin. Czy niektóre „uszy” są bardziej wyczulone na określone częstotliwości niż inne? I dlaczego wiesiołek sprawia, że jego nektar jest o wiele słodszy, skoro pszczoły są w stanie wykryć zmiany stężenia cukru nawet od 1 do 3%?

Czy ta zdolność roślin do odbierania dźwięku mogłaby również dawać inne korzyści poza produkcją nektaru i zapyleniem? Hadany zakłada, że być może rośliny ostrzegają się nawzajem przed odgłosami roślinożerców, zjadających ich sąsiadów. A może mogą generować dźwięki, które przyciągają zwierzęta zaangażowane w rozprowadzanie nasion tej rośliny. „Musimy wziąć pod uwagę, że kwiaty i owady zapylające ewoluują od bardzo dawna” mówi Hadany. „Są żywymi istotami i one także muszą przetrwać na świecie. Ważne jest, aby potrafiły wyczuć i rozumieć swoje otoczenie – zwłaszcza jeśli nie mogą nigdzie iść”.

To pojedyncze badanie otworzyło zupełnie nową dziedzinę badań naukowych, które Hadany nazywa fitoakustyką. Veits chce dowiedzieć się więcej o mechanizmach leżących u podstaw zjawiska zaobserwowanego przez zespół badawczy. Na przykład, jakie procesy molekularne lub mechaniczne powodują tą reakcję wibracyjną i produkcję nektaru? Ma również nadzieję, że praca potwierdzi ideę, że postrzeganie świata nie zawsze wymaga tradycyjnego organu zmysłu.

„Niektórzy ludzie mogą pomyśleć: jak one mogą [rośliny] słyszeć czy czuć zapach?” – mówi Veits. „Chciałbym, aby ludzie zrozumieli, że słyszenie nie jest jedynie domeną uszu”.

 

Źródło: nationalgeographic.com

Tłumaczenie: Joanna MM


Dodaj komentarz